[发明专利]一种基于CPLD的医疗激光器功率控制模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗激光器控制技术或电子信息领域，主要是应用于医疗行业的一种基于CPLD的医疗激光器功率控制模块。

背景技术

众所周知，激光具有方向性好、亮度极高、单色性好、相干性好等优点，因此激光器在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛的用途。目前固体激光器是使用比较广泛的一种激光器，具有输出能量大，峰值功率高，结构紧凑耐用的优点。当前固体激光器在医疗与美容方面的应用是非常广泛的，例如在医学上常用激光器来做手术刀，应用于普外科、耳鼻喉科、泌尿科、骨科和整形科等。利用激光切割血管丰富的组织，可以大大减少出血，由于激光脉冲能量大，不易被水和血红蛋白吸收，故穿透组织较深。

但是固体激光器也有缺点：温度效益比较严重，发热量大。正是由于输出能量大，峰值功率高，导致热效应非常明显，因此不得不配置冷却系统才能保证固体激光器的正常连续使用。本发明可以有效的弥补这些不足，通过CPLD控制一个可编程的数字电位器来代替现有的固体激光器电源内部的可调电阻，实现激光器功率的精确调整；同时通过温度的设定控制激光器的温度，避免了大的发热量和功耗。从而有效保证了患者的安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CPLD的医疗激光器功率控制模块。

通过本发明的激光器功率的精确调节，保证患者不会由于激光器的输出功率过高而被灼伤。核心是利用CPLD的可编程技术，实现对激光器功率的调节和实时显示激光器的温度。

本发明的目的是按以下方式实现的，硬件包括：CPLD芯片、4×4键盘、液晶显示模块LCD、数字温度计芯片、数字电位器芯片、报警指示灯LED和12MHz晶振；其中：

CPLD芯片，用于控制模块上各部件的工作；CPLD芯片的型号是EPM7064SLC44-10；

1)4×4键盘连接到CPLD芯片，作为整个发明的核心，用于控制模块上各部件的工作；CPLD芯片的9根I/O线，利用CPLD芯片的可编程技术实现4×4的扫描键盘功能；

2)液晶显示模块LCD，连接到CPLD芯片的11根I/O线上，通过编程、译码实现各种参数的显示，液晶显示模块的型号是LCM1602

3)12MHz晶振占用1根CPLD芯片的I/O线，作为模块的时钟输入；

4)报警指示灯LED，占用1根CPLD芯片的I/O线，用于模块的报警；

5)数字温度计芯片，占用1根CPLD芯片的I/O线，实现温度的采集，数字温度计的型号是DS1820；

6)数字电位器芯片，连接3根CPLD芯片的I/O线，实现CPLD芯片对电位器的调整，数字电位器的型号是DS1867；

控制模块的运行流程如下：

1)模块复位：整个模块进行上电复位，此时报警指示灯LED处于灭的状态，液晶显示模块LCD处于不显示状态；

2)设置定时参数：通过CPLD芯片编程实现定时参数的设置，设置数字温度计芯片的循环显示时间为1秒，数字电位器芯片的定时时间为1分钟，此时液晶显示模块LCD会显示此定时时间；

3)功率控制部分：通过对数字电位器芯片的控制达到对激光器功率控制；对数字电位器芯片的输出控制是通过串行传递一个17比特的数据包来实现的，bit0是电位器输出选择位，0、1分别选择电位器0、电位器1，然后是8bit电位器1控制字和8位电位器0控制字，分别对应两个点位器0-255的输出等级控制，采用了电位器0，通过键盘输入来传送数据包，从而控制电位器0的输出等级，同时CPLD芯片通过编程译码在液晶显示模块LCD上以BCD码形式显示输出等级0-255；

4)温度设置与采集：对数字温度计芯片进行复位与初始化参数的工作在设置电位器等级之前进行，通过键盘输入的方式设定温度值的下限和上限，液晶显示模块LCD显示温度的BCD码，当设置完电位器的输出阻值后，进行激光器所处环境的温度采集与读取工作，这时CPLD芯片再通过键盘向数字温度计芯片相继发送温度转换与读取内部寄存器的命令，读取的温度每隔1秒钟会显示在液晶显示模块LCD上，当温度超出所设置的范围时，CPLD芯片将点亮报警LED，以指示操作人员应降低激光器的功率，当重新设定数字电位器的输出电阻后，再进行温度的采集与显示，当总的定时时间到达时，CPLD芯片对数字电位器复位，从而结束了本次操作。

本发明的有益效果，是以CPLD为核心，通过控制LCD、键盘组成的人机交互接口来实现调节数字电位器的输出电阻值，从而达到改变激光器发射功率等级的目的；同时还实现了检测激光器所处的环境温度、高温报警以及定时控制等功能。

附图说明